一种超细粉体破壁粉碎装置的制作方法

本实用新型涉及一种超细粉体破壁粉碎装置，尤其适用在灵芝孢子粉、螺旋藻、小球藻等需要破壁才能提高食药用价值的生产和加工行业，属于细胞破壁设备技术领域。

背景技术：

破壁粉碎是一种将细小物料颗粒粉碎至粒径在20μｍ—3μｍ的技术。物料处于微粉状态时，其粒径介于原子、分子、块粒之间，正常显示在30μｍ—5μｍ之间。应用超细粉碎技术给物料超细粉碎，使这些微小颗粒的坚韧外壳破裂、粉碎，提高人体对物料有效成分的吸收率和利用率。

破壁粉碎过程实际上是将细胞级的微小颗粒置于外力的作用下继续粉碎，通过撞击、碾压、剪切等过程，从而使整个粉体的性能指标发生变化。选择破壁方式时，需视微粉颗粒的性质而定，而其中物料的硬度和破裂性要首先考虑，对于坚硬和脆性的物料使用气流冲击很有效；而对于纤维特性的植物材料用研磨和碾压剪切的方法则较好。目前主要破壁装置有气流撞击、振动研磨等。

据申请人了解，如今在对灵芝孢子粉、螺旋藻、小球藻等微粉颗粒的破壁方式和工艺上存在许多问题。例如：破壁过程中噪音大、如果加工时间短，破壁率得不到保证，如果破壁时间延长，破壁效率又降低了，还会导致破壁腔内温度升高，一些对温度很敏感的有效成分会遭到破坏和碳化，进而降低了吸收率和利用率，这样形成了恶性循环，顾此失彼了。也有一些人选用高能耗和高污染的化工机械或矿山机械，能耗少说都是二三十千瓦时以上，外观通过简单的粗糙改造，冒充食品机械，运用在破壁领域，破壁质量根本得不到保证，产品质量差，并且能耗很大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种超细粉体破壁粉碎装置。本实用新型能够适应于高韧性微粉物料，如灵芝孢子粉、小球藻等的破壁粉碎，能够在保证破壁质量的前提下，降低能耗、降低噪音，有效的提高生产效率。

本实用新型技术方案如下：一种超细粉体破壁粉碎装置，包括装置本体，所述装置本体上设有冷却液控制箱、轧辊破壁主机、动力控制箱、总控制箱；所述轧辊破壁主机内部设有上下两层轧辊，上层轧辊包括第一主动辊和第一从动辊，下层轧辊包括第二主动辊和第二从动辊；所述下层轧辊的下方设有下料区；所述动力控制箱内设有相连的电机和减速机，所述第一主动辊连接第一主动齿轮，所述第一从动辊连接第一从动齿轮，所述第二主动辊连接第二主动齿轮，所述第二从动辊连接第二从动齿轮，所述第一主动齿轮连接第一从动齿轮，所述第二主动齿轮连接第二从动齿轮，所述减速机上设有第一链轮和第二链轮，所述第一链轮连接第一主动齿轮，所述第二链轮连接第二主动齿轮；所述冷却液控制箱内部设有与轧辊相连的冷却液进口；所述轧辊破壁主机两侧设有用于调节轧辊之间距离的调级旋钮。

进一步地，所述电机上设有电机输出轴，所述电机输出轴连接第一皮带轮，所述第一皮带轮通过皮带连接减速机上的第二皮带轮，所述减速机上设有用于动力输出的第一链轮和第二链轮，所述第一链轮和第二链轮分别通过链条连接第一主动齿轮和第二主动齿轮。

进一步地，所述冷却液控制箱内部设有与第一主动辊相连的第一主动辊冷却液进口，与第一从动辊相连的第一从动辊冷却液进口，与第二主动辊相连的第二主动辊冷却液进口，与第二从动辊相连的第二从动辊冷却液进口，所述第一主动辊冷却液进口、第一从动辊冷却液进口、第二主动辊冷却液进口和第二从动辊冷却液进口均通过冷却液管路相连通。

进一步地，所述第一主动齿轮和第一链轮通过链条相连，所述第一主动齿轮和第一链轮之间还连接有第一张紧轮；所述第二主动齿轮和第二链轮通过链条相连，所述第二主动齿轮和第二链轮之间还连接有第二张紧轮。

进一步地，所述轧辊破壁主机的两侧设有用于调节第一主动辊和第一调级旋钮，用于调节第一从动辊的第二调级旋钮，用于调节第二主动辊的第三调级旋钮和用于调节第二从动辊的第四调级旋钮。

进一步地，所述第一主动辊和第一从动辊的上方设有进料区，所述上下两层轧辊之间设有用于收集物料的漏斗。

进一步地，所述总控制箱设有电源控制电路，用于控制整个装置的控制。

本实用新型一种超细粉体破壁粉碎装置，主要分三个部分，

1、动力装置部分；根据主机轧辊的大小来选择最匹配的变频调速电机，在实际生产过程中，根据物料的特性和产量的要求，通过矢量变频器控制电机转速，想快就快，不需要高速时我们就降低频率，减慢转速，达到降低能耗的目的；

2、减速传动部分；采用与电机最大功率匹配的一进双平行输出轴同步反向旋转减速机，减速机和电机之间可以选用联轴器相连，或采用皮带轮和皮带相连，各有优势，根据实际需要选用，减速机和主机的主动辊传动选用链轮和链条相连，两链轮中间有张紧轮装置，这样保证了轧辊之间距离调节的时候，链条随时都处于绷紧状态，确保传动的装置的正常运行。

3、轧辊破壁主机部分，4根轧辊分上下两层，各两个轧辊并排安装，同层轧辊，一主动辊（和链条相连），一从动辊通过齿轮和主动辊相连，主动辊和从动辊的旋转速度不同，辊筒外表线速度相对速差固定，通过齿轮的大小来确定快慢，单位时间的行程差的大小可以通过电机的转速来调节，转速快行程差就大，反之则低；降温冷却装置安装在轧辊左侧，轧辊结构为冷却空心辊，通过轧辊一头的旋转接头将冷水或其他冷媒输入辊内，并且循环流动，从而起到了降温效果，保证了轧辊在旋转碾压破壁过程中不会产生高温而破坏产品的生物活性。

本实用新型的有益效果如下：1.本实用新型核心部件——轧辊的材质选择；我们采用的是医用不锈钢，根据不同的生产要求和材料成本的考虑，可以选用国标304、316L或440C三种材质的医用不锈钢，杜绝了利用化工机械代替食品机械有可能产生的金属污染。2.本实用新型采用四辊碾压；同层并排的两辊之间不但有很强的挤压力，而且有很强的剪切力，这个剪切力是通过两辊之间的转速差产生的，微粉物料自上而下，连续经过了两次碾压、剪切，生产效率提高了两倍以上；3.本实用新型变速调频电机在轧辊机上的应用；我们根据微粉颗粒外壳的物理和化学特性来判断破壁所需的挤压力和剪切力的大小，该大的时候大，该小的时候小，不再犯那种杀猪也用砍牛刀的低级错误，大大降低了能耗，节约了能源；最终同时实现了提高效率、降低能耗设计目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的轧辊的传动结构示意图。

图3为本实用新型动力传动装置的结构示意图。

图4为本实用新型冷却液输入管路的结构示意图。

图5为本实用新型上层轧辊的俯视结构简图。

图中：1-装置本体；2-冷却液控制箱；3-第一调级旋钮；4-轧辊破壁主机；5-第一主动辊；6-漏斗；7-第二调级旋钮；8-第三调级旋钮；9-动力控制箱；10-总控制箱；11-下料区；12-第二从动辊；13-第四调级旋钮；14-第一主动齿轮；15-第一从动齿轮；16-第二从动齿轮；17-第二主动齿轮；18-第一张紧轮；19-第二张紧轮；20-第一链轮；21-第二链轮；22-电机；23-第一皮带轮；24-皮带；25-第二皮带轮；26-减速机； 27-第一从动辊冷却液进口；28-第一主动辊冷却液进口；29-第二主动辊冷却液进口；30-第二从动辊冷却液进口；31-冷却液管路；32-第一从动辊。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型一种超细粉体破壁粉碎装置，包括装置本体1，所述装置本体1上设有冷却液控制箱2、轧辊破壁主机4、动力控制箱9、总控制箱10；所述轧辊破壁主机4内部设有上下两层轧辊，上层轧辊包括第一主动辊5和第一从动辊32，下层轧辊包括第二主动辊和第二从动辊12；所述下层轧辊的下方设有下料区11；所述动力控制箱9内设有相连的电机22和减速机26，所述第一主动辊5连接第一主动齿轮14，所述第一从动辊32连接第一从动齿轮15，所述第二主动辊连接第二主动齿轮17，所述第二从动辊12连接第二从动齿轮16，所述第一主动齿轮14连接第一从动齿轮15，所述第二主动齿轮17连接第二从动齿轮16，所述减速机26上设有第一链轮20和第二链轮21，所述第一链轮20连接第一主动齿轮14，所述第二链轮21连接第二主动齿轮17；所述冷却液控制箱2内部设有与轧辊相连的冷却液进口；所述轧辊破壁主机4两侧设有用于调节轧辊之间距离的调级旋钮。

本实用新型所述电机22上设有电机输出轴，所述电机输出轴连接第一皮带轮23，所述第一皮带轮23通过皮带24连接减速机26上的第二皮带轮25，所述减速机26上设有用于动力输出的第一链轮20和第二链轮21，所述第一链轮20和第二链轮21分别通过链条连接第一主动齿轮14和第二主动齿轮17。所述冷却液控制箱2内部设有与第一主动辊5相连的第一主动辊冷却液进口28，与第一从动辊32相连的第一从动辊冷却液进口27，与第二主动辊相连的第二主动辊冷却液进口29，与第二从动辊相连的第二从动辊冷却液进口30，所述第一主动辊冷却液进口28、第一从动辊冷却液进口27、第二主动辊冷却液进口29和第二从动辊冷却液进口30均通过冷却液管路31相连通。所述第一主动齿轮14和第一链轮20通过链条相连，所述第一主动齿轮14和第一链轮20之间还连接有第一张紧轮18；所述第二主动齿轮17和第二链轮21通过链条相连，所述第二主动齿轮17和第二链轮21之间还连接有第二张紧轮19。所述轧辊破壁主机4的两侧设有用于调节第一主动辊5和第一调级旋钮3，用于调节第一从动辊32的第二调级旋钮7，用于调节第二主动辊的第三调级旋钮8和用于调节第二从动辊12的第四调级旋钮13。所述第一主动辊5和第一从动辊32的上方设有进料区，所述上下两层轧辊之间设有用于收集物料的漏斗6。所述总控制箱10设有电源控制电路，用于控制整个装置的控制。

本实用新型一种超细粉体破壁粉碎装置，主要分三个部分，

1、动力装置部分；根据主机轧辊的大小来选择最匹配的变频调速电机，在实际生产过程中，根据物料的特性和产量的要求，通过矢量变频器控制电机转速，想快就快，不需要高速时我们就降低频率，减慢转速，达到降低能耗的目的；

2、减速传动部分；采用与电机最大功率匹配的一进双平行输出轴同步反向旋转减速机，减速机和电机之间可以选用联轴器相连，或采用皮带轮和皮带相连，各有优势，根据实际需要选用，减速机和主机的主动辊传动选用链轮和链条相连，两链轮中间有张紧轮装置，这样保证了轧辊之间距离调节的时候，链条随时都处于绷紧状态，确保传动的装置的正常运行。

3、轧辊破壁主机部分，4根轧辊分上下两层，各两个轧辊并排安装，同层轧辊，一主动辊（和链条相连），一从动辊通过齿轮和主动辊相连，主动辊和从动辊的旋转速度不同，相对速差固定，通过齿轮的大小来确定快慢，辊筒外表行程差通过电机的转速来调节，转速快行程差就大，反之则低；降温冷却装置安装在轧辊左侧，轧辊结构为冷却空心辊，通过轧辊一头的旋转接头将冷水或其他冷媒输入辊内，并且循环流动，从而起到了降温效果，保证了轧辊在旋转碾压破壁过程中不会产生高温而破坏产品的生物活性。

本实用新型的有益效果如下：1.本实用新型核心部件——轧辊的材质选择；我们采用的是医用不锈钢，根据不同的生产要求和材料成本的考虑，可以选用国标304、316L或440C三种材质的医用不锈钢，杜绝了利用化工机械代替食品机械有可能产生的金属污染。2.本实用新型采用四辊碾压；同层并排的两辊之间不但有很强的挤压力，而且有很强的剪切力，这个剪切力是通过两辊之间的转速差产生的，微粉物料自上而下，连续经过了两次碾压、剪切，生产效率提高了两倍以上；3.本实用新型变速调频电机在轧辊机上的应用；我们根据微粉颗粒外壳的物理和化学特性来判断破壁所需的挤压力和剪切力的大小，该大的时候大，该小的时候小，不再犯那种杀猪也用砍牛刀的低级错误，大大降低了能耗，节约了能源；最终同时实现了提高效率、降低能耗设计目的。

本实用新型可以称为四辊破壁粉碎机，四根轧辊粉上下两层安装，通过正面的4个旋钮调级同层两辊之间的距离，这里要更正传统的错误观点，压辊机挤压粉碎的时候，两压辊之间并不是越紧越好，而要根据不同物料的特性来决定，只要有灵芝孢子粉进到两辊之间，压辊的挤压力和剪切力就传递到了物料上，粉与粉之间同样产生了很大的挤压力和剪切力，我们以破壁灵芝孢子粉来实验，碾压首遍时同层两辊之间的距离不要太紧，控制在一张纸厚度的距离，这样做有两个好处:（1）避免了开机后光辊直接摩擦，损坏轧辊;(2)加快了首遍的下料速度，快速压实孢子粉，增加了微粉的密度，减少了扬尘。从第二遍开始我们适当增加压力，且保持轧辊之间不断供粉料。开机工作，电机平率从0慢慢加大，最终控制在35赫兹左右（这样在扭矩不变的情况下，节省了30%的能耗），经过上层碾压过的孢子粉，直接掉入下层两辊之间再次被碾压一次（这样加工效率提升了100%），经过两次碾压过的灵芝孢子粉再次注入上层漏斗进行循环碾压，这样反复循环10-15次，取样通过高倍显微镜观测，如破壁率≥98%，达到破壁要求，表明实验完成。

本实用新型具备以下几大优点：1、安全环保，与物料接触部位全部采用达到国际标准的医用不锈钢，彻底取代了目前市场所用的化工机械和橡胶机械（轧辊采用的都是铸钢或铸铁合金，容易生锈，容易腐蚀导致重金属离子析出）杜绝了重金属超标；2、优质高效：轧辊强力碾压剪切，在加工破壁灵芝孢子粉的实践中每小时能加工了10-20公斤，是传统破壁工艺效率的5-10倍；4、破壁过程中，轧辊全程常温或低温、保证了生物物料的生物活性不被破坏；5、操作简单、能耗低、噪音小，破壁成本是普通工艺的25%以下；6、体积小重量轻，方便安置，轻松移动；

除以上实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式（如配套循环上料机组，以降低人力成本）。凡采用等同替换或等效变换（如改变轧辊尺寸、材质、、改变减速机的种类或安装方向、改变传动连接方式、改变电机级别大小等）技术方案，均在本实用新型要求的保护范围。